过氧化脲漂白剂对釉质粘结强度的影响:酸蚀釉质粘结面的酸味

　　[摘要]目的：评价不同载体、不同浓度过氧化脲（Carbamide Peroxide,CP）漂白剂对粘结釉质强度的影响。方法：60颗离体磨牙随机分为7组。1～6组颊舌面分别用以卡波姆（Carbopol）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、泊洛沙姆(Poloxamer)为增稠载体的含100g/L CP、200g/L CP的漂白剂在37℃、100%湿度条件下每天漂白8h，其中部分样本再浸入10％的抗坏血酸钠凝胶中3h，持续2周后即刻粘结树脂或延迟2周粘结。7组为对照组。准备界面为1mm×1mm的条形试件。通过微拉伸法测试釉质粘结强度，对不同类型的断面进行扫描电镜（scanning election microscope，SEM）观察。利用Spss11.0软件通过双因素方差分析(Two-way analysis of variance)和SNK-q检验对其微拉伸粘结强度（Microtensile bond strength,MTBS）进行统计分析。结果：各实验组2周漂白后即刻粘结，釉质粘结强度明显低于对照组（P＜0.05）；10%CP漂白同时抗氧化治疗或延迟粘结，釉质的粘结强度和对照组没有明显差异（P＞0.05）；20%CP漂白同时抗氧化治疗或延迟粘结，可明显提高釉质的粘结强度（P＜0.05），但和对照组仍有显著差异（P＜0.05）。同种载体下，经10%CP漂白后的釉质粘结强度高于20％CP漂白组（P＜0.05）。同种浓度下，不同增稠载体组间的粘结强度没有显著差异（P＞0.05）。结论：漂白后即刻粘结，釉质的粘结强度随CP浓度的增高而下降；延迟2周粘结或抗氧化治疗可从一定程度上提高釉质的粘结强度，缩短漂白后粘结的时间；增稠载体对釉质的粘结强度没有显著影响。
　　[关键词]漂白；微拉伸粘结强度；复合树脂；牙釉质；抗氧化剂
　　[中图分类号]R783 [文献标识码]A[文章编号]1008-6455（2011）01-0118-05
　　
　　Effect of carbamide peroxide bleaching agents on the enamel-compositeresin bonding strength in vitro
　　WANG Xiao-ling1,XU Juan2,TIAN Chun-juan1,FENG Jjun-min1,ZHAO Xin-yi3
　　(1.Department of Stomatology,General Hospital of Chinese People"s Armed Police Forces,Beijing 100039,China;2.Department of Orthodontics,The General Hospital of the People"s Liberation Army;3.Stomatological College,the Fourth Military Medical University)
　　
　　Abstract:ObjectiveTo evaluate the effect of carbamide peroxide(CP) bleaching agents of different concentration and carrier on the enamel-composite resin bonding strength.MethodsSixty teeth were randomly separated into seven groups. Using Carbopol, PVP and Poloxamer as thickening carriers respectively, bleaching gels containing 10%,20% of CP were applied on the buccal and lingual surface for two weeks from 1 to 6 groups(6～8h/d,37℃,100% relative humidity). Some of them were immersed in sodium ascorbate gel for three hours during bleaching. Bonding immediately after bleaching or two weeks delayed. The seventh group without bleaching as control group. All teeth were sectioned to obtain bar-shaped specimens with bonded surface area about 1.0mm×1.0mm. Microtensile bond strength was measured and the values were statistically analyzed. Failure mode analysis was performed by SEM.Results Bonding immediately after bleaching, bond strength of enamel was significantly reduced. The bond strength of enamel treated with 20%CP and antioxidant or two weeks delayed was significantly increased（P＜0.05） butlower compared with control group with no bleaching（P＜0.05）The bond strength of enamel treated with 10%CP were significant increase compared with treated with 20%CP at the same carrier(P＞0.05).Conclusion Bonding immediately after bleaching, the enamel bonding strength decreased as CP concentration increase; in some degree two weeks delayed bonding or anti-oxidant treatment increased the enamel bonding strength and decreased bonding time after bleaching; thickening agents had no notable effect on the strength of enamel bonding.
　　Key words: bleaching; microtensile bond strength; composite resin; enamel;antioxidant
　　
　　临床中，对于重度四环素牙患者，常需在漂白后进行贴面修复，死髓牙漂白后的牙体充填或漂白后的正畸治疗也要用到粘结技术。随着牙齿漂白在临床的广泛应用，其对粘结强度的影响备受关注。虽然有部分学者认为漂白前后釉质的粘结强度无统计学差异，但大部分研究均提示使用漂白剂后会降低釉质粘结强度，特别是漂白后即刻粘结时。因此，有学者提倡修复前用抗氧化剂（如10%抗坏血酸钠）处理或延迟修复，均可提高树脂的粘结强度。
　　微拉伸测试法和其它粘结强度测试法相比，能更客观的反应粘结系统本身的粘结性能，是目前常用的粘结强度测试法。本研究即通过微拉伸法测试不同增稠载体和浓度的CP漂白剂以及抗氧化剂对釉质粘结强度的影响，从而为临床应用进一步提供理论依据。
　　
　　1材料和方法
　　1.1 实验材料：收集近期（1月内）拔除的离体磨牙60颗，要求无龋坏、裂纹、牙体完整，清除表面结石及色素，浮石粉浆抛光，储存于4℃蒸馏水中备用；分别以Carbopol、PVP、Poloxamer为增稠载体，配制含10%和20%CP的漂白剂（第四军医大学口腔医院材料教研室）；D-异抗坏血酸钠（按国家GB8273-87标准生产，符合美国食品FCC(Ⅳ)版标准，由陕西世新实业有限责任公司提供）：为白色结晶性粉末，用蒸馏水和PVP配成10%的抗坏血酸钠凝胶；37%磷酸，Single Bond（3M ESPE，USA）粘结系统，Charisma（Heraeus Kulzer，混合填料）复合树脂；人工唾液。
　　1.2 实验仪器：实验切割机（90YN60-2C/JBE3G，西安中联微电机有限责任公司）；体视显微镜（XTT，上海勤奋仪器厂）；游标卡尺（开封量具厂，精度为0.02mm）；光固化机（QHL75TM，Densply）；万能材料实验机(岛津，日本)；扫描电镜（SEM，日本）JSM-6400。
　　1.3 方法
　　1.3.1 分组：将牙随机分为7组。1～6组为实验组，每组再分为a、b、c 3个亚组，每亚组3颗牙齿。1a、3a和5a组牙冠颊舌面分别用以Carbopol、PVP和Poloxamer为增稠载体的10%CP漂白2周后即刻粘结树脂；2a、4a和6a组牙冠颊舌面分别用以Carbopol、PVP和Poloxamer为增稠载体的20%CP漂白2周后即刻粘结树脂；1b、3b和5b组牙冠颊舌面分别用以Carbopol、PVP和Poloxamer为增稠载体的10%CP，每天8h漂白结束后，冲洗，再浸入10%的抗坏血酸钠凝胶中3h，持续2周后即刻粘结树脂；2b、4b和6b组牙冠颊舌面分别用以Carbopol、PVP和Poloxamer为增稠载体的20%CP，每天8h漂白结束后，冲洗，再浸入10%的抗坏血酸钠凝胶中3h，持续2周后即刻粘结树脂；1c、3c和5c牙冠颊舌面分别用以Carbopol、PVP和Poloxamer为增稠载体的10%CP漂白2周后，再在人工唾液中浸泡2周，之后粘结树脂；2c、4c和6c牙冠颊舌面分别用以Carbopol、PVP和Poloxamer为增稠载体的20%CP漂白2周后，再在人工唾液中浸泡2周，之后粘结树脂；7组为对照组，分为a和c 2个亚组。7a组人工唾液中浸泡2周后，在颊舌面粘结树脂；7c组人工唾液中浸泡4周后，在颊舌面粘结树脂。粘结前的漂白治疗在37℃、100%相对湿度条件下完成，漂白间隙储存介质为人工唾液。对照组人工唾液每日更换。
　　1.3.2 试件的制备：牙冠颊舌面彻底冲洗吹干，37%磷酸酸蚀，冲洗吹干，涂两层Single Bond，光照10s，其上堆塑Charisma树脂，分层固化，形成4mm高的树脂冠。30min后置于37℃水浴保存24h。在牙合面中央沿近远中向垂直将牙分为颊舌两部分，分别包埋，流水下用低速切割机将牙齿沿颊舌向先垂直后平行切割成界面为1mm×1mm的条形试件。
　　1.3.3 MTBS测试：用游标卡尺测量粘结界面处的宽度（B）、高度（H），计算粘结面积S=B×H，最后用氰基丙烯酸酯粘结剂将试样上下两端粘于特制的试样夹持固定装置上，通过夹具连接到万能材料实验机上（传感器500N，预载荷5N），测试试件拉伸断裂时最大载荷力F，拉伸速率为1mm/min。每组测24个试件（n=24），最后根据公式MTBS＝F/S计算拉伸强度，单位为MPa。
　　1.3.4 粘结破坏类型分析：在体视显微镜下（40倍）观察试件破坏的断面，并对粘结破坏类型进行规类：①界面破坏，即断裂发生于牙釉质和复合树脂间，包括粘结剂的内聚破坏；②釉牙本质界破坏，即从釉牙本质界分离；③内聚破坏，断裂分别发生于牙釉质和复合树脂内；④混合破坏，既有界面破坏又有内聚破坏和釉牙本质界破坏。
　　1.3.5 电镜分析：从各组试件中选出不同的断裂类型，将断端干燥喷金后进行SEM观察。
　　1.3.6 数据处理：从各组中选出10个试件，利用Spss11.0软件通过双因素方差分析和SNK-q检验对其MTBS结果进行统计分析。
　　
　　2结果
　　2.1 MTBS测试结果（见表1）：分析结果表明：各实验组2周漂白后即刻粘结，釉质粘结强度明显低于对照组（P＜0.05）； 10%CP漂白同时抗氧化治疗或延迟粘结，釉质的粘结强度和对照组没有明显差异（P＞0.05）；20%CP漂白同时抗氧化治疗或延迟粘结，可明显提高釉质的粘结强度（P＜0.05），但和对照组仍有显著差异（P＜0.05）。说明延迟粘结或抗氧化治疗可从一定程度上提高釉质的粘结强度，缩短漂白后粘结的时间。
　　同种载体下，经10%CP漂白后，釉质的粘结强度要高于20%CP漂白组（P＜0.05）。说明随CP浓度的增高，釉质粘结强度下降。
　　同种浓度下，不同增稠载体组间的粘结强度没有显著差异（P＞0.05）。说明增稠载体对釉质的粘结强度没有显著影响。
　　2.2 粘结破坏类型：各组破坏断面在体视显微镜下观察分型见表2。各实验组和对照组多呈界面破坏、釉牙本质界破坏和混合破坏，偶见牙釉质和复合树脂内聚破坏。
　　2.3 SEM观察结构：各组镜下观察结果无明显差异。理想的界面分离破坏很难出现，因为分离的断面上总会或多或少的有粘结剂（如图1）或树脂残余（如图2）附着。断端多为混合破坏，既有界面破坏，又有釉质和树脂的破坏（如图3～4），但更多的是伴有釉牙本质界的破坏（如图5）。单纯的内聚破坏很少出现。仅有的断裂试样中树脂的破坏主要发生在接层部位（附图6），在釉质内破坏的试件（如图7）中发现釉柱周围有明显的脱矿溶解区，并呈“蜂窝状”改变（如图8）。
　　
　　3讨论
　　微拉伸测试法最早是由Sano等[1]于1994年提出。其显著特征在于拉伸后断裂绝大部分发生于粘结界面，最大限度地避免了内聚破坏对粘结强度的影响。而且被测粘结面不一定要求平直，符合牙釉质表面形态特征，从而能更客观的反映粘结系统本身的粘结性能。Sano等在研究中发现，与剪切粘结强度测试法相比，当试件粘结面的横截面积在2mm2以下时，微拉伸法能将在牙本质或材料中形成的内聚力降至最低。试件拉伸断裂时受到的拉力即为粘结剂所能承受的最大拉力，从而最大程度地体现粘结界面的破坏情况。以往粘结强度测试值较低，一个很重要的原因就是尚未达到粘结强度的最高值时，发生了牙本质或复合树脂内聚力的破坏，掩盖了真实的粘结强度。因此，本实验借鉴牙本质的实验结果，将釉质样本的横截面积控制在1mm2左右，以达到真实体现粘结强度的目的。
　　根据Griffith的缺陷理论[2]，易碎材料的拉伸强度随着其截面积的增大而减少。这种结果是由于大面积材料中的缺陷分布多于较小面积的材料，粘结界面中含有的气泡、表面粗糙以及粘结剂不均匀的分布等都可能导致不均匀的应力分布。特别是界面边缘不均匀的应力分布使得缺陷对断裂形成和扩散的影响十分明显，可以引发断裂并使较大试件的粘结强度低于小试件。微拉伸试件较小的粘结面积可使受力时的应力分布更均匀，试件的断裂大多发生在粘结界面，从而使测得的结果更接近于真实的粘结强度。严格地讲，牙釉质发生界面破坏时测得的粘结强度最理想，但真正的界面破坏很难出现，因为分离的断面上总会或多或少的有粘结剂、牙釉质或树脂的残余附着，这一点在电镜下已得到证实。
　　目前国内外常用的微拉伸试件制作方法是将试件形状制成沙漏状，沙漏中间最狭窄的部位就是粘结区。采用此法可以尽量使每个试件在受到拉力后从最狭窄处－粘结界面区断开。但此法的不足之处在于酒杯状试件的磨制由人工操作，粘结面积之间的差异较难控制。Phrukkanon等[3]通过实验认为相对于粘结界面的大小，标本的形状对粘结测试结果的影响不大。本实验采用截面为lmm×1mm的条状试件，相对于沙漏状的试件可从一颗牙上获得更多的试件，同时减少了酒杯形试件对粘结界面的打磨可能引起的界面破坏，从而影响实验结果。微拉伸法也有它的不足之处；首先对试件制作的技术要求高，工作强度大，牙齿标本的预备需经过多个环节，操作较为精细，需要特殊的夹具；其次当粘结强度小于5MPa时，测试较难进行；另外，试件小，容易变干、脱水。我们在实验中也发现，很多试件进行测试时都从釉牙本质界断开。因此，实验应选用尽量新鲜的离体牙，整个操作过程中，应时刻防止试件脱水干燥。
　　大量研究表明不论是诊室漂白还是家庭漂白，都能使漂白后的牙和修复体粘结强度降低，尤其是漂白后即刻粘结时[4]。这是由于漂白后釉质－树脂界面粘结机制改变及树脂性能改变所致。一些作者推断随着漂白时间的延长，釉质表面或表面以下残留的过氧化物和活性氧抑制了粘结系统的聚合过程[5]，树脂－釉质界面空泡状结构增加[6]，未漂白牙齿的粘结面呈现出无数边界清晰的树脂突，经漂白的粘结面，树脂突变得短小、稀少，边界不清晰，结构不完全。然而，有学者并没在漂白的釉质表面发现氧，因此反对漂白剂残留的氧可能干扰粘接聚合这一假设[7]。另一些作者认为粘结强度下降是由于漂白后釉质表面过度侵蚀及不规则的釉柱排列导致釉质结构发生改变，多孔性增加所致[8]。Perdigao等通过研究表明漂白不仅导致釉质钙磷成分明显减少，也能导致大多数表面釉质微晶体形态学的改变[9]。虽然钙丢失的数量没有临床相关性[9]，但多方面因素的累积能导致釉质机械性能的改变。除此之外，釉质有机质的改变可能是引起粘结强度降低的一个重要因素[9-10]。尿素是CP漂白剂的分解产物，已有研究表明它可破坏釉质柱间区，去除釉蛋白和一些相关的矿物成分，使钙磷浓度在漂白釉质内减少，导致柱间质的降解。
　　常用的家庭漂白剂尽管释放低浓度的HP，但应用家庭漂白剂的周期和时间较长，可能引起硬组织的损伤。漂白剂沿着釉质粘结界面产生的孔洞在拉伸测试中可作为应力集中区过早断裂，从而引起粘结强度的下降。我们当前的研究模仿家庭漂白应用的时间和周期，结果表明漂白后的釉质拉伸强度下降，不同漂白剂浓度之间有明显差异（P＜0.05），这和Cavalli[11]的研究结果略有不同。
　　针对漂白后粘结强度降低， 漂白后可采用延迟粘结，牙齿表面和内部的氧分子会逐渐消散，对树脂粘结强度的影响也会变弱。延迟粘结的时间从24h到数周不等。在延迟粘结的过程中，也许某些储存递质有助于牙齿表面或内部残留氧化物的发散和降解，从而减少和消除影响粘结强度的不利因素。有学者[12]提出不同粘结剂对漂白后树脂的粘结强度也有影响，当临床漂白后即刻粘接时，应选择乙醇基的粘结剂，通过乙醇与残余氧的相互作用降低氧对树脂固化的阻抑作用，从而防止因漂白出现的粘结强度下降。不过作者仍建议最好选择延迟修复，因为许多研究表明，随着时间的推移，树脂的粘结强度会更有保障。实验中为了减少粘结剂带来的不利因素，均选用乙醇基的Single Bond粘结系统，通过乙醇与残余氧的相互作用而降低氧对树脂固化的阻抑作用。为了使粘结剂的固化收缩基本稳定，以及粘结剂与水的吸附－溶解反应基本达到平衡，粘结试件在37℃蒸馏水中应至少浸泡24h。
　　抗坏血酸维生素C和它的盐类化合物是众所周知的抗氧化剂，并有能力减少各种氧化剂成分，尤其是氧自由基。先前的研究已经证实抗坏血酸维生素C在口内潜在的保护作用以及对抗HP在生物学系统引起的损伤[13]。近来有研究表明危害漂白后牙釉质粘结的因素可通过抗氧化剂如抗坏血酸钠来有效逆转。他们在SEM下观察到经10%CP漂白的釉质显示出广泛的蚀刻模式以及空泡状结构。而漂白后经抗坏血酸盐治疗的釉质仅表现出轻微的蚀刻[5-6]。HP的氧化作用可改变釉质的有机质，基于Lai[6]的研究发现，认为这些有机质的改变不是永久的结构改变，而是可逆性的改变，这些有机成分有氧化还原作用的潜力。从而推断HP离子可能暂时替代了磷灰石晶体中的羟基，这样一个过程可能通过抗氧化剂逆转。这在我们的研究中也得到证实。漂白同时抗氧化治疗，可明显提高釉质的粘接强度（P＞0.05）。但对于较高浓度的CP（20%），粘结强度虽有明显改善，和延迟粘结组没有差异，但不能恢复到未漂白组的水平。说明随着漂白剂浓度的提高，抗氧化治疗或延迟修复的时间应该相应延长。而Cavalli[4]则认为提高漂白剂浓度并不会延长釉质粘结强度恢复的时间。无论如何，本研究结果至少可说明抗氧化剂的应用可缩短粘结后修复的时间。
　　使用抗氧化剂以逆转漂白剂氧化作用的不利因素实际上是一个长期的过程，Vitamin C和它的盐类化合物作为抗氧化剂广泛应用于食品行业。在口内使用不可能引起任何有害的生物学影响或临床危害。Lai等[14]建议抗氧化剂使用的时间至少是漂白剂使用时间的1/3。因此我们实验中抗氧化治疗的时间选用3h。之所以配成凝胶状，是因为临床上不可能将牙齿浸入10%抗坏血酸钠溶液中。而凝胶则可由患者自行加入漂白托盘，方便患者使用。本实验只是从粘结强度方面阐述了抗坏血酸钠的作用，但它的抗氧化作用是否对漂白效果产生影响还需进一步研究。
　　
　　[参考文献]
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　　[4]Cavalli V,Reis AF,Giannini M.The effect of elapsed time following bleaching on enamel bond strength of resin composite[J].Oper Dent,2001,26(6):597-602.
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　　[收稿日期]2010-11-16[修回日期]2011-01-01
　　编辑/何志斌